Устройство для контроля мощного бесщеточного возбудителя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Оц655034

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.01.76 (21) 2319095j24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (5I) М. Кл. -

Н 02 К 11/00

Государственный комитет (53) УДК 621.313.32 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. К. Воробей, Б. Л. Ермилов, Б. Д. Ефремов и В; Ф. Федоров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МОЩНОГО

БЕСЩЕТОЧ НОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ

Изобретение относится к системам контроля электрических машин, а именно к устройствам бесконтактного контроля бесщеточных возбудителей.

Известно устройство для контроля бесщеточного возбудителя, содержащее столько токовых датчиков, сколько контролируется цепей в фазе возбудителя (1). Полученные от этих датчиков импульсы сравниваются с опорными импульсами и по отсутствию контрольного импульса выявляется отсутствие тока в контролируемой ветви.

Недостатками устройства являются конструктивная сложность размещения большого числа токовых датчиков при большом числе контролируемых цепей и малая надежность контроля вследствие низкой помехозащищенности.

Известно также устройство для контроля бесщеточного возбудителя синхронной машины, содержащее токовые датчики, установленные на возбудителе вблизи контролируемых цепей из последовательно соединенных вентилей, предохранителей и шинопроводов, датчики синхронизирующих и начальных импульсов, размещенные на неподвижной части возбудителя, электронный коммутатор, блок его управления, блок индикации, причем выходы датчиков синхронизирующих и начальных импульсов соедипены с блоком управления, а выход последнего — с блоком индикации (2).

Прп работе устройства импульсы от токового датчика проходят через электрон5 ный коммутатор, управляемый спнхронизирующими и начальными импульсами, в блок индикации. Наличие импульсов от токового датчика свидетельствует о целостности контролируемой цепи. Данное устрой10 ство наиболее близко кизобретению потехничсской сущности и достигаемому результату.

Недостатком устройства является низкая точность контроля вследствие малой защиI5 щенности от действия различных систематических и случайных помех, что не позволяет использовать его B системе автоматической защиты агрегата в процессе его эксплуатации.

20 Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя парами установленных на оси возбудителя шихтованных

25 сердечников, выполненных с чередующимися по окружности открытыми и закрытыми пазами, в которых размещены шинопроводы, причем каждый шинопровод размещен в открытом пазу одного и в закрытом па30 зу другого сердечника, двумя парами токо655034 вых датчиков, расположенных по образующей ротора около двух сердечников, при этом одна пара сдвинута относительно другой на 180 эл. град. двумя парами потенциально-импульсных вентилей, блоком смкостных накопителей импульсов и логическим блоком, выход каждой пары токовых датчиков соединен с управляющим входом потенциально-импульсного вентиля, а выход датчика синхронизирующих ими > >If>coB соединен с коммуTHp>>eìf>lìè BxoIIOTP.HlI,HBZlI>HO-HI>III) JlI>CHI>IX BeHTHJICA> причем выходы последних связаны с коммутируемыми входами электронного коммутатора, Выход которого соединен совходом блока смкостных накопителей импульсов, один из выходов последнего соединен с блоком индикации непосредственно, а другой — чсрсз логический блок.

На фиг. 1 изображены токовые датчики

1, 2, 3 и 4, размещенные на неподвижной части бссшеточного возбудителя, и установленная на Io оси 5 пара шихтованных сердсчников 6 и 7 с шинопроводами 8; на фиг. 2 дана блок-схема устройства.

Каждый из двух вращающихся выпрямительных мостов соединен с обмотками обращенного генератора бесщеточного возбудителя с помощью шинопроводов 8, образующих вместе с полупроводниковыми вентилями и предохранителями контролируемыс цепи. Каждый шинопровод 8 соединен с одним анодным вентилем с предохранителем и одним катодным вентилем с предохранителем. Шпхтованные сердечники 6 и 7 выполнены с чередованием открытых и закрытых пазов, причем каждый шинопровод 8 размещен в открытом пазу одного и в закрытом пазу другого сердечника

6 и 7. Две пары токовых датчиков 1 — 2 и

3 — 4, расположенных по образующей ротора около двух сердечников 6 и 7, сдвинуты относительно друг друга на 180 эл. град.

Устройство содержит кроме указанной еще две пары токовых датчиков 9, 10 и 11, 12, датчик синхронизирующих импульсов

13, датчик начальных импульсов 14, блок контроля перегрузки 15, потенциально-импульсные вентили 16, 17, 18, 19, электронный коммутатор 20, его блок управления

21, блок емкостных накопителей импульсов

22, блок индикации 23 и логический блок

24.

Выходы каждой пары токовых датчиков

1 — 2, 3 — 4, 9 — 10 и 11 — 12 соединены с блоком контроля перегрузки 15 и с управляющими входами потенциально-импульсных вентилей 16, 17, 18 и 19, а выход датчика синхронизирующих импульсов 13 соединен с коммутируемыми входами потенциальноимпульсных вентилей 16, 17, 18, 19, причем выходы последних связаны с коммутируемыми входами электронного коммутатора

20, выход которого соединен со входом блока емкостных накопителей импульсов

"5

ЗО

22, а выходы последнего соединены с блоком индикации 23 непосредственно и через логический блок 24.

Устройство работает следующим образом.

При вращении шихтованных сердечников

6 If 7 магнитные потоки, создаваемые шпнопроводамп 8 с током в открытых пазах, создают в обмотках токовых датчиков 1, 2, 3, 4 и 9, 10, 11, 12 импульсы, которые слу>кат сигналами целостности контролируемых цепей. Импульсы в обмотках токовых датчиков одной нары, например 1 и 2, вози и к а 10т В p H 3111>I с м О м с н т l >1 В р с м с и и > т а к к а к эти датчики поочередно оказываются против открытых пазов ссрдечников 6 и 7. Одна пара токовых датчиков позволяет контролировать только половину общего числа вентилей вращающегося выпрямительного моста, так как при прохо>кдении какого-либо шинопровода 8 около токового датчика, например 1, фаза напря>кения на обмотке, соединенной с этим шпнопроводом, всегда будет одна и та жс. Поэтому пз двух вентилей данного шинопровода 8 в этом угловом положении ротора всегда будет работать тоже лишь один определенный вентиль в соответствии с фазой напряжения на обмотке обращенного генератора.

Для контроля остальных вентилей выпрямителя используется вторая пара токовых датчиков, например 3 и 4, которая вследствие сдвига на 180 эл. град., работает в противофазе по отношению к первой. При этом контролируется второй вентиль в каждой паре, присоединенной к одному из шинопроводов 8.

Импульсы от токовых датчиков 1 — 4 и

9 — 12 поступают в блок контроля перегрузки 15 и на управляющие входы потенциально импульсных вентилей 16 — 19.

В случае перегрузки по току ротора бесщеточного возбудителя с выхода блока 15 в блок индикации 23 и во внешние цепи поступает сигнал о перегрузке.

Импульсы токовых датчиков запирают потенциально-импульсные вентили 16 — 19, через которые выход датчика синхронизирующих импульсов 13 соединяется с коммутируемыми входами электронного коммутатора 20, переключаемого синхронно и синфазно с вращением шихтованных сердечников 6 и 7 с помощью датчиков синхронизирующих 13 и начальных 14 импульсов и блока управления 21.

При повреждении одного из вентилей ток в шинопроводе 8, соединенном с вентилем, будет отсутствовать при фазе обращенного генератора, соответствующей проводимости этого вентиля. В обмотке токового датчика, например 1, расположенного против обесточенного шинопровода, в этом угловом положении ротора при каждом его обороте будет отсутствовать один определенный импульс, соответствующий номеру

655034 б0

55 по13ре кдснио!о вентиля. Отсутствие импульса от токового датчика 1 приведет к тому, что управляемый этим датчиком потенциально-импульсный вентиль 16 не будет закрыт. Через открытый вентиль 16 и электронный коммутатор 20 синхронизирующий импульс пройдет от датчика 13 на определенный вход блока емкостных накопителей импульсов 22. Число входов и емкостных накопителей этого блока равно числу контролируемых цепей. При повреждении контролируемого вентиля в емкостный накопитель, соответствующий этому вентилю, за каждый оборот ротора поступает один импульс. Когда через заданное небольшое число оборотов ротора потенциал заряжасмого импульсами конденсатора достигает опрсдсленной величины, включается исполнительное рслс этого накопителя и в блок индикации 23 поступает сигнал о повреждении вентиля с соответствующим номером.

Помимо индивидуального контроля вентилей осущсствлястся и их групповой контроль с помощью логического блока 24, «оторый вырабатывает сигналы опасных и аварийных повреждений при выходе из строя двух и более вентилей в одном плече выпрямительного моста.

Примером практической реализации изобретения служит разработанное устройство бесконтактного контроля бесщеточного возбудителя турбогенератора мощностью

1200 МВт. Бесщеточный возбудитель выполнен в виде двух обращенных трехфазных синхронных генераторов и двух вращающихся выпрямительных мостов с полупроводниковыми вентилями. Устройство обеспечивает решение широкого круга задач индивидуального и совместного автоматического эксплуатационного контроля двух выпрямителей. Индивидуально контролируется работа 72 вентилей. Выявляются опасные и аварийные комбинации по вреждсний при выходе из строя двух и более вентилей в одном плече выпрямительного моста. Производится бесконтактное измерение тока ротора и контролируется перегрузка по этому току. Предупредительпыс и аварийные сигналы поступают в блок индикации устройства и во внешние системы сигнализации, регулирования и зашиты ту11богсцср атор а.

В открьпых и закрытых пазах каждого из шихтова cop;Icчциков. расположенных на оси возбудителя, имеется 18 шицопроводои, соединенных с 36 вентилями. TOкопие дат !ики 1 — 4, !) — 12 13ыполцены и ниде П-образных шихтованцых сердечников с обмотками. В датчиках синхронизирующих 13 и начальных 14 импульсов осуществляется постоянное подмагничивание. ,цля получения за один оборот ротора восемнадцати синхронизирующих и одного начального импульса на оси ротора вблизи от неподвижных датчиков установлены

50 стальное ко lcco восемнадцат1по зубьями и один отдельный зуб. Контроль перегрузки по току ротора осуществляется путем бесконтактного измерения тока ротора и сравнения с заданным значением. Измерение тока производится с помощью сглаживания пассивным фильтром импульсов, поступающих от всех токовых датчиков, и получения таким образом напряжения, пропорционального измеряемому току.

Блок управления электронным коммутатором выполнен на одновибраторах.

Устройство контроля бесщсточного возбудителя может быть использовано в качестве основного оборудования на электростанции в сложных условиях непрерывной и длительной эксплуатации, характеризуемой наличием мощных электрических и магнитных полей, интенсивными помехами от сильноточной коммутационной аппаратуры и относительно большими изменениями температуры окружающей среды. Все это создаст большие сложности для работы полупроводниковой электронной автоматики. Кэтой аппаратуре, включенной в систему защиты, предьявляются высокие требования в отношении точности контроля, так как по ее ложному аварийному сигналу может быть остановлен на несколько часов весь энергетический блок и нанесен экономический ущерб.

Высокая точность контроля бесщеточного возбудителя, обеспечивающая возможность использования предлагаемого устройства непосредственно в системе автоматической защиты турбогенератора, достигается тем, что увеличивается точность выявления поврежденных вентилей путем использования сердечников с контролируемыми цепями в чередующихся открытых и закрытыx пазах и устранения таким образом взаимного влияния магнитнь1х полей от соседних шинопроводов; для искл!очсния лохкной сигнализации от единичных помех используются накопители импульсов, срабатывающие только прп неоднократном подтверждении входного сигнала, увеличивается надежность работы электронного коммутатора путем использования вместо триггера одновибратора, не требующсго симметрии плеч и начальной установки; помимо индивидуи . I I> I I 0 I 0 lx o I I T P 0, 1 Я в с и т и, 1 с Й В ь! 11 В л 11 10 1 с Я опасныс и a13арийпыс комбинации поврежденных IIc. íòll,lñè; помимо контроля целостное ги 13013 Tllлс и осу1цествл я ется также и контроль перегрузки по току ротора бес!неточного возбудителя.

Формула изобретения

Устройство для контроля мощного бесщеточного возбудителя синхронной машины с двумя вращающимися выпрямительнымп мостами, содержащее токовые датчики, установленные на розбудителе вблизи кон655034 тролируемых цепей пз последовательно соединенных вентилей, предохранителей и шинопроводов, датчики синхронпзирующих и начальных импульсов, размешенные на неподвижной части возбудителя, электронный коммутатор, блок его управления, блок индикации, причем выходы датчиков синхронизирующих и начальных импульсов соединены с блоком управления, а выход последнего — с электронным коммутатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство снабжено двумя парами установленных на оси возбудителя шихтованных сердечников, выполненных с чередующимися по окружности открытыми и закрытыми пазами, в которых размещены шинопроводы, причем каждый шинопровод размещен в открытом пазу одного и в закрытом пазу другого сердечника, двумя парами токовых датчиков, располохкенных по образующей ротора около двух сердечников, при этом одна пара сдвинута относительно другой на 180 эл. град., двумя парами noTcnLlnBJlbno-имп1льсных Вентилей, блоком емкостных накопителей импульсов и логическим блоком, выход каждой пары токовых датчиков соединен суправляющим входом потенциально-импульсного вентиля, а выход датчика синхронизирующих импульсов соединен с коммутируемыми входами потенциально-импульсных

10 вентилей, при этом выходы последних связаны с коммутируемыми входами электронного коммутатора, выход которого соединен со входом блока емкостных накопителей импульсов, а один из выходов последнего

15 соединен с блоком индикации непосредственно, а другой — через логический блок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Brown Boveri Mitteilungen, Sept., 1467, 20 Bd 54, № 9, с. 19 — 21.

2. Авторское свидетельство СССР № 333656, кл. Н 02 k 11/00, 1967.

655034

Составитель В. Никаноров

Техред Н. Строганова

Редактор В. Левятов

Корректор E. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1046/10 Изд. № 216 Тираж 863 Подписное

НПО Государственного комитета по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5